Возможно, все это не имело бы особого значения и серьезных последствий (просто еще один, но не последний пример того, как британский гений ускользает за границу из-за денег и невежества), если бы не тот факт, что красильная индустрия перестала быть просто торговлей красками. К 1914 году, на момент начала первой «индустриализированной» войны, химическая промышленность, производящая краски, перешла к этапу, когда могла облегчать боль и спасать жизни. Первые неудачные попытки Уильяма Перкина найти формулу хинина принесли плоды необычным образом (пусть даже все еще не с искусственным хинином, который не смогут синтезировать до следующей войны). Перкин показал другим пример: как только у вас получится производить мов и ализарин, вы сможете также создавать искусственные парфюмерные средства и сахарин. Это была сложная задача, но она являлась логическим прогрессом для большинства умелых химиков-исследователей. Чем больше их любили и награждали, тем больше было пользы. Что было необходимо, так это подготовленный ум. Неудивительно, что следующего главного прорыва в химической промышленности добились в Германии.
Владея большой долей мирового рынка, шесть основных немецких компаний вскоре накинулись друг на друга. Конкуренция была устрашающей, учитывая, какие деньги можно было заработать в этой сфере. Это привело к понижению цен и дальнейшему разрушению рынка соперников, а также уменьшению прибыли. Решение состояло в создании двух свободных картелей, каждый из которых получил большой кусок рынка и заботился об эффективности производства и выполнении соглашении о ценах. В 1904 году компания Hoechst объединилась с Leopold Casella (Франкфурт) и тремя годами позже с Kalle of Biebrich. Фирма Bayer объединила усилия с BASF и AGFA, и эта группа стала известна как Little IG (Interessengemeinschaft, общество равных интересов). Человек, стоящий за этими соглашениями – Карл Дуйсберг, который посетил в 1903 году США, чтобы основать в Нью-Йорке фабрику Bayer, и там узнал о процветающем движении трастов, особенно Standard Oil Trust Джона Д. Рокфеллера.
Такая схема хорошо работала в Германии и положила конец снижению цен и патентному мошенничеству, в то же время позволяя компаниям сохранить автономию. Также из-за этого фирмы были свободны развивать другие химические направления и таким образом расширяться.
AGFA стала самым крупным европейским производителем материалов для фотографии. Bayer производил аспирин, основное в мире лекарство для облегчения боли, созданное в 1899 году из промежуточного продукта красителя салициловой кислоты. Они также синтезировали героин и метадон, и, что порадовало бы Уильяма Перкина, деньги, заработанные на красителях, были вложены в успешную разработку атебрина, нового лекарства от малярии. Фирма BASF искала синтетический аммиак, который освободил бы Германию от монопольных поставок натурального удобрения из Чили. Его можно было использовать и для других целей – как основу почти всех современных взрывчаток. Оба способа применения зависели от открытия синтетической структуры аммиака, прорыва, которого после усердных попыток достиг Фриц Габер, успешно соединивший азот и водород (процесс, который в коммерческих целях усовершенствовал Карл Бош из BASF в 1913 году и который все еще широко используется). В 1915 году Габер первым применил хлор как газ для военных целей.
В Hoechst на Майне большая часть денег от красильной промышленности уходила на поддержку работ Пауля Эрлиха, гениального ученого, который использовал краски Уильяма Перкина для развития медицины. Эрлих учился в Бреслау (Вроцлав) и Страсбурге и сначала работал в больнице в Берлине. Здесь он занимался брюшным тифом и туберкулезом, которым сам заболел. Он был маленьким худощавым человеком, который выкуривал 20 сигар в день. Первые исследования убедили его в безграничном потенциале использования каменноугольной смолы и других красок для развития биологии и медицины, и его уверенность заставила его разрабатывать первые варианты химиотерапии.
Окрашивание клеток анилиновыми красителями было впервые проведено в начале 1860-х годов Ф. В. Б. Бенеке из Марбурга (он использовал мов) и Джозефом Жанвье Вудвордом, хирургом американской армии, который использовал фуксин и анилиновый синий для исследования человеческих внутренностей. Это стало возможно благодаря двум факторам. Первый – большой технический прогресс в работе с микроскопом, который в 1590 году изобрел голландский производитель очков. Изначально аппарат состоял из увеличивающих линз в деревянной оправе. А архитектор и физик Роберт Гук, который помог восстановить Лондон после Великого пожара 1666 года, использовал улучшенный микроскоп, чтобы описать присутствие отдельных элементов в слоях пробки, таким образом первым выдвинув теорию живой клетки[62]. Большого прогресса добился драпировщик Delft Антони ван Левенгук, который оставил после смерти в 1723 году 247 микроскопов, во многих из них сохранились образцы «микроскопических организмов» (одноклеточных), которые он рассматривал в дождевой воде и сперме. Ученый использовал один из первых методов окрашивания натуральным пигментом и смог лучше рассмотреть мышечные волокна коров, отмечая их желтым шафрановым раствором. Англичанин сэр Джон Хилл позже использовал экстракт красильного дерева, чтобы изучить микроскопическую структуру древесины. И за несколько лет до открытия анилиновых красок Йозеф ван Герлах использовал кармин, чтобы провести детальный анализ образцов мозга. Во многих из его микроскопов для настройки фокуса использовался примитивный винт, и результаты были неточными из-за низкого качества линз и сильного цветового искажения. Постепенно проводились улучшения: появились сменные линзы, устранено отклонение цветных лучей и усовершенствованы стеклянные линзы, а к 1869 году микроскоп был улучшен настолько, что помог добиться прогресса в генетическом исследовании.
В том году швейцарский химик по имени Фридрих Мишер использовал анилиновые краски и обнаружил «нуклеин», часть клеточного ядра, не являющегося белком. Нуклеин содержит фосфор и был переименован в нуклеиновую кислоту. Одна из ее форм называется дезоксирибонуклеиновая кислота и известна нам как ДНК.[63] После этого великого открытия, хотя, возможно, и не понимая его значение, Мишер провел остаток жизни, изучая закономерности оплодотворения и нуклеин в сперме немецкого лосося. Такие люди, как Вальтер Флемминг, использовали самые базовые анилиновые красители, чтобы рассмотреть нитеподобные структуры ядра клетки, которые позже назовут хромосомами. Ученый выдвинул первую теорию клеточного деления благодаря работе с саламандрами и создал термин «митоз», чтобы описать деление хромосомы по длине на две равные половинки (термин «хроматин», описывающий яркий цвет в ядре после окрашивания, происходит от греческого слова «цвет», chroma, и тоже был предложен им).
Именно Пауль Эрлих понял, что синтетические краски, полученные из каменноугольной смолы, не просто окрашивали клетки или образцы тканей определенным оттенком, но часто соединялись с субстанцией и запускали особую химическую реакцию. Анилиновый метиловый зеленый окрашивал цитоплазму клетки в красный. В 1875 году кузен Эрлиха Карл Вайгерт продемонстрировал, что производный фуксина метиловый фиолетовый окрашивал бактерии в образце ткани (в отличие от самой ткани). И, скорее всего, это наблюдение вдохновило Эрлиха на то, чтобы посвятить начало карьеры новой науке окрашивания клеток и подтвердить ее ключевую роль в обнаружении нуклеиновой кислоты, сахара и аминокислот.
Заметное влияние его исследований ощущалось в берлинских лабораториях бактериолога Роберта Коха, прусского ученого, который прославился открытием сибиреязвенной палочки крупного рогатого скота и теориями о том, как микробы могут передаваться между животными и вызывать заболевания у человека. Кох изучил последние техники окрашивания Эрлиха и использовал анилиновый метиленовый синий, чтобы обнаружить и затем доказать существование и действие крошечных бацилл в форме палочки[64] в тканях больных туберкулезом. Он проделал ту же работу с холерой и таким образом добился огромного прорыва в современном лечении заболевания.
Пауль Эрлих утверждал, что вечер 1882 года, когда Кох объявил о причине туберкулеза, стал самым важным событием в истории науки и вдохновил его на поиск лекарства туберкулина (успех был умеренным, но это был эффективный индикатор наличия болезни). Эта работа привела к практическим открытиям Эрлиха на рассвете того, что потом будет называться биохимией, сочетанием химии и физиологии. Исследования ученого также основывались на другом союзе – между медициной и химической промышленностью. Хотя в 1880-х постоянно открывали молекулярную структуру многих красок, Эрлих не стал дожидаться точной формулы, чтобы начать собственный эксперимент. Новые текстильные цвета сразу же применялись в окрашивании клеток и тканей, и некоторые результаты были поразительными.
Метиленовый синий не только оказался эффективным в диагностировании бактериальных заболеваний (включая малярию, не реагирующую на лечение хинином), но и обладал качествами, которые сами по себе были от природы полезны в медицине. Он оказался слабым антисептиком и одним из производных каменноугольной смолы, которые Джозеф Листер использовал в работе над противомикробными средствами. Способность краски трансформировать гемоглобин в метгемоглобин (в котором железо окисляется и не играет роли в транспортировке кислорода) использовалась для лечения отравления цианидом, поскольку метгемоглобин делает его не таким токсичным. Эрлих применял метиленовый синий в первых исследованиях живых клеток (в отличие от предыдущих работ, проводимых на трупах животных и людей). Пигменты, введенные в лягушек, ярко окрашивали нервные клетки – такое наблюдение было бесценно для анатомического изучения строения нервной системы.